高炉自诊断系统在芜湖新兴的开发应用

李学军　高斌

摘 要：文章介绍分析了基于高炉专家系统的一般结构以及远程监控自诊断系统的开发步骤。专家系统在国内外的高炉上得到了广泛的应用，并产生了很好的效益。芜湖新兴炼铁通过和北京科技大学多年的研发，在炉况远程监控自诊断方面做了一定的探索与研究。

关键词：专家系统；高炉炉况；自诊断

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.202

1 专家系统的发展现状

从我们为加强炉况监控所开发高炉专家系统来看，关于炉况的监控对生产效率以及生产安全都尤为重要。作为高炉工长他的主要任务便是时刻准确无误的监控炉况，因此我们想要取得炉内部状况的准确详情信息，并且在获取炉况之后要结合经验以及现况进行分析，并且根据分析结果来决定应对方案。然而，即便工长的经验是极其丰富的，也有一定几率察觉不到很多细微的细节，往往这些细节便是问题的关键。除了这个以外，由于高炉的实间常数的基数群极其的庞大，其中一部分的控制变量需要在8小时乃至更长的时间过后方能在检测数据中体现出来。更有甚者，一样的检测数据让同一位工长对其做出的判断通常全然不同。辅助工长提高炉况检测、判定的可靠性就必须依靠专家系统，并且凭借此来规避操作上的失误，统一三班高炉操作的有效工具。

炉况“远程监控诊断系统”始于本世纪初，起先由欧美日等冶金发达国家提出并投入人员大力研发成功的垄断性分析软件。由于该系统能通过计算机的大型专家数据库进行炉况自动分析，因此，可以避免人为分析炉况出现的失误，并且可以实时分析出炉况。不但可以节约人力更能减少炉况分析的失误，减少高炉的成本消耗。目前在国外，此类型的炉况分析系统只有日本及美国部分钢铁巨头有正式投入使用的先例，且使用效果非常好。但是，作为钢铁大国的中国并没有一套真正投入使用的 “远程监控诊断系统”。原因主要有：一，该领域国内专业的研发团队极少且专家数据库研发时间长、缺乏试验条件且涉及领域多（计算机程序、冶炼技术、工控技术以及网络通讯等等）。二，引进系统困难，主要是欧美等国家对核心技术数据的封锁导致系统后期维护困难，一般技术人员无法进行数据维护；还有高达300万欧元的引进费用，都让众多国/民营企业望而却步。三，软件水土不服。由于欧美国家对系统整体上的设计理念不一样，导致整个系统与国内高炉监测设备的硬软件的衔接都出现不同的困难。且整个国外系统对高炉炉况的侧重点是环保、安全、稳定，所以在一些民营企业中更是投入的意义不大，因为，他们追求的往往就是利益的最大化。如果软件引进来后再进行数据调试来改变利益侧重点的话，那核心专家数据库又是欧美封锁的技术，因此，这就是该系统一直未在我国普及使用的原因。

2 专家系统的开发步骤

从我们为加强炉况监控所开发高炉专家系统来看，关于炉况的监控对生产效率以及生产安全都尤为重要。作为高炉工长他的主要任务便是时刻准确无误的监控炉况，因此我们想要取得炉内部状况的准确详情信息，并且在获取炉况之后要结合经验以及现况进行分析，并且根据分析结果来决定应对方案。然而，即便工长的经验是极其丰富的，也有一定几率察觉不到很多细微的细节，往往这些细节便是问题的关键。除了这个以外，由于高炉的实间常数的基数群极其的庞大，其中一部分的控制变量需要在8小时乃至更长的时间过后方能在检测数据中体现出来。更有甚者，一样的检测数据让同一位工长对其做出的判断通常全然不同。辅助工长提高炉况检测、判定的可靠性就必须依靠专家系统，并且凭借此来规避操作上的失误，统一三班高炉操作的有效工具。

下面我们来例举分析一下开发高炉专家的细分步骤：

（1）确定目标，凭借生产中迫切应当处理的问题、没有应当由专家经验来处理的问题、安装设置高炉的水平、检测它的仪表配置等一系列基础条件要素，并且分析确定高炉专家系统它的工作所属范畴。目标务必要契合实际的情况，可以先解决那些最需要解决的问题，待开发出可以成功运行的系统以及获得开发经验后，在不断增加新的功能。

（2）获取信息，相关联知识的获取对于目前的开发现状是万分重要的，但是又是十分乏味与枯燥的。有三方面让我们来获取知识，它们便是用来操作高炉的相关规章制度、数据的细化解析、还有参考高炉专家所给实时监控分析结果。有关本工作的准备主要先进行相关联专业工程师的选拔，有经验且只是过硬的工程师是本工作顺利完成的重要保障，通常会选拔二至三名。即便如此，对于本工作的结果也很难理想彻底的完成并记录经验。因为关于高炉内况的全时监控具有很强的不确定性，很多案例都非常不稳定无法作为可靠参考依据。由于相关知识以及数据的重要性和其不稳定性，对于方案经验的运用必须慎之又慎，一定要对结论分析进行多次的验证分析方能使用。仅靠这些也是不够的，必须加大案例的基数以积累经验。这便要借助很多统计学的相关知识和方法。

（3）建立知识库。

（4）构建系统原型，包含建立模型、实时和测试系统等等。

（5）离线调试和检验，利用测试数据检验系统的稳定性和调试确定性因子等。

（6）在选调试和完善，通过在高炉生产中的实际运行，确认系统其使用的规则和添加新的规则等

3 芜湖新兴高炉专家系统开发应用

针对1000立方以上的高炉的炉况判断与操作，我们对炉况“远程监控诊断系统”进行了相对应的功能强化。首先， 1080高炉所需监控的点位更多，重点设备的启停与运行状态监控更是监测的重点。在高炉前期施工期间，将各监控设备的监控点进行了摸排与安装，高炉自动化投用根据重要炉体监控参数和诊断标准库编写高炉炉况“远程监控诊断系统”并投入使用。其次，针对大高炉的工艺要求以及软水密闭循环原理，自动化与生产工艺员对此进行了炉况分析，将高炉炉况及冷却循环水的控制的难点一一提出并共同找出重要数据的上下限。然后由生产工艺编写炉况及参数比对表，由自动化进行核心专家库程序的编排，并写入到1080高炉炉况“远程监控诊断系统”的核心数据库sqlserver2000内。使新系统在老系统的基础上增加了全屏监控冷却壁运行状态，实时播报炉况运行情况的功能。确保了高炉在开炉及炉况波动期间对高炉炉况的准确判断，避免了人为操作情况下的误操作。程序设计上，采用灵活性强的delphi7语言编写，增加了异常炉况的颜色报警；同时，程序也更加人性化，在数据记录上采用更加灵活多样的反映形式，如：饼状图、三维图、点状图等等，让工艺操作及管理人员能更加直观的判断炉况走向。

在新1#高炉炉况“远程监控自诊断系统”的正式投入使用标志着炉况“远程监控诊断系统”由前期的在小高炉上突破应用，到现在的在大高炉上的全面提升，投入正式使用；标志着炼铁进入了电脑全自动分析炉况的全新时代；在高炉操作人员本身出现离岗、疲劳、判断错误的异常状态下，系统就会起到极大的辅助和指导作用。在高炉工艺操作管理层因工作性质原因不能及时观察高炉炉况的时候，“远程监控诊断系统”就会帮助其足不出户在办公室即可全面了解近期的炉况走向和高炉岗位的具体操作情况，以至于管理层能及时作出指导和更正，避免高炉过多的能源误消耗。无形中为高炉的炉况操作、矿批调配、原燃料消耗都起到的极大的指导作用。

4 结语

专家系统作为人工智能技术中发展最成熟、运用范围最广的一种技术给企业都带来了良好经济效益和社会效益。芜湖新兴通过不断探索研究，由前期小高炉的试验，到系统中型高炉的研发投用后期的使用期间，系统也同时得到了业内的大范围的关注，对高炉生产操作起到很好的指导作用。相信随着专家系统结构和功能的不断完善及硬件水平的不断提高，专家系统的使用领域会越来越广，用户会越来越多，专家系统一定会给炼铁带来更大的效益。

参考文献：

[1]王明海.炼铁原理与工艺[M].冶金工业出版社，2006（01）.

[2]刘玠.炼铁生产自动化技术[M].冶金工业出版社，2005（08）.

[3]朱晓青.过程检测控制技术与应用[M].冶金工业出版社，2002（06）.

[4]毕学工.高炉过程数学模型与计算机控制[M].冶金工业出版社，1996（05）.

[5]刘祥官.高炉炼铁过程优化与智能控制系统[M].冶金工业出版社，2003（01）.

[6]谢希仁.计算机网络[M].电子工业出版社，2006（01）.

[7]王建伟.专家系统在高炉上的应用[M].内蒙古科技与经济，2007（08）.

[8]J.hrl 奥钢联VAIRON系统应用[M].钢铁杂志，2002（12）.